[0001] Die Erfindung betrifft einen Kastenbohrer zum Erstellen einer Bohrung im Boden, mit
einem trommelförmigen Gehäuse, welches einen inneren Aufnahmeraum zum Aufnehmen von
abgetragenem Bodenmaterial, mindestens eine Aufnahmeöffnung an einer Unterseite und
eine im Wesentlichen geschlossene Decke an der Oberseite des Gehäuses aufweist, und
einer Abtragseinrichtung, welche im Bereich der Unterseite des Gehäuses angeordnet
und zum Abtragen von Bodenmaterial ausgebildet ist, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs
1.
[0002] Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Erstellen einer Bohrung im Boden
mit einem solchen Kastenbohrer nach dem Oberbegriff des Anspruchs 10.
[0003] Gattungsgemäße Kastenbohrer sind seit langem bei der Erstellung von Bohrungen im
Boden im Spezialtiefbau bekannt. Die Durchmesser der dabei erstellten Bohrungen betragen
typischerweise bis zu 1 Meter und mehr. Beim Einbringen eines Kastenbohrers in den
Boden wird das abgetragene Bodenmaterial in dem trommelförmigen Gehäuse aufgenommen.
Sobald das Gehäuse hinreichend gefüllt ist, wird der Kastenbohrer aus dem Bohrloch
gezogen und zu einer Entleerposition bewegt. An der Entleerposition kann ein Boden
des Kastenbohrers geöffnet werden, so dass enthaltenes abgetragenes Bodenmaterial
aufgrund der Wirkung der Schwerkraft aus dem Gehäuse nach unten fallen kann.
[0004] In bestimmten Fällen kann es jedoch vorkommen, dass das aufgenommene Bodenmaterial
sich nicht ohne Weiteres aus dem trommelförmigen Gehäuse entleert. Dies kann etwa
dann auftreten, wenn das abgetragene Bodenmaterial einen größeren Anteil an bindigen
Böden umfasst, etwa ton- oder lehmhaltige Böden. Das Anhaften der Materialfüllung
in dem Kastenbohrer kann auch dadurch gesteigert werden, dass ein relativ höher Füllgrad
gegeben ist, wobei das Bodenmaterial in den Aufnahmeraum des Gehäuses eingepresst
ist.
[0005] Zum Entleeren des Kastenbohrers ist es in derartigen Fällen bekannt, dass durch das
Bohrgerät eine Rüttelbewegung um die Bohrachse ausgeführt wird. Dies ist lärmintensiv
und führt auch nicht in jedem Fall zu einer gewünschten Entleerung.
[0006] Weiter ist es bekannt, dass in bestimmten Fällen das Bedienpersonal einen Wasserstrahl
unter hohem Druck von unten in den Bohreimer leitet, um so anhaftendes Bodenmaterial
zu lösen. Ein derartiges Entfernen des Bodenmaterials ist jedoch zeit- und arbeitsintensiv.
Zudem sind bei solchen Arbeiten von Bedienpersonen am oder unterhalb eines geöffneten
Bohrwerkzeuges hohe Sicherheitsmaßnahmen zu berücksichtigen.
[0007] Aus der
US 2014/0262522 A1 ist ein Bohrgerät mit einem Kastenbohrer bekannt, bei welchem innerhalb des trommelförmigen
Gehäuses eine axial verschiebbare Schubplatte angeordnet ist, durch welche aufgenommenes
Bodenmaterial mechanisch nach unten ausgeschoben werden kann. Ein derartiger Kastenbohrer
ist jedoch mechanisch aufwändig, da ein axialer Stellantrieb, insbesondere ein oder
mehrere Hydraulikzylinder zum Verschieben der Schubplatte vorzusehen sind. Darüber
hinaus sind auch entsprechende Hydraulikleitungen für die Hydraulikzylinder zur Energieversorgung
vorzusehen. Die Zuführung von Hydraulikfluid von dem Bohrgerät zu einem rotierenden
Bohrwerkzeug bedarf zwingend einer Drehdurchführung, welche teuer und wartungsintensiv
ist. Zudem reduziert eine Vorschubplatte innerhalb des Aufnahmeraumes des Kastenbohrers
und insbesondere auch die Anordnung von Hydraulikzylindern innerhalb des Aufnahmeraumes
das mögliche Aufnahmevolumen für Bodenmaterial. Dies bedeutet, dass zur Erstellung
eines Bohrloches eine erhöhte Zahl von Bohrschritten mit dem Kastenbohrer durchzuführen
ist. Hierdurch wird die Wirtschaftlichkeit im Einsatz reduziert.
[0008] Der Erfindung liegt die
Aufgab e zugrunde, einen Kastenbohrer und ein Verfahren anzugeben, mit welchen bei einem
einfachen Aufbau des Kastenbohrers gleichwohl in effizienter Weise eine Bohrung im
Boden auch bei bindigem Bodenmaterial hergestellt werden kann.
[0009] Die Aufgabe wird zum einen durch einen Kastenbohrer mit den Merkmalen des Anspruchs
1 und zum anderen mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst. Bevorzugte
Ausführungsformen der Erfindung sind in den jeweils abhängigen Ansprüchen angegeben.
[0010] Der erfindungsgemäße Kastenbohrer ist dadurch gekennzeichnet, dass an einem oberen
Bereich des Gehäuses eine Druckquelle angeordnet ist, welche über eine Ventileinrichtung
mit dem Aufnahmeraum des Gehäuses in Leitungsverbindung steht und dass die Ventileinrichtung
über eine Steuerung derart steuerbar ist, dass zum Entleeren des Aufnahmeraums von
beim Bohren aufgenommenes Bodenmaterial die Ventileinrichtung geöffnet ist, wobei
ein Druckmedium in den Aufnahmeraum strömt.
[0011] Eine Grundidee der Erfindung besteht darin, das Entleeren des Aufnahmeraums des Kastenbohrers
durch Einleiten eines Druckmediums, also eines Gases oder einer Flüssigkeit unter
Druck zu unterstützen. Insbesondere bei stark bindigen Böden kann sich in dem Kastenbohrer
ein Materialpfropfen bilden, der sich bei einem Druckluftimpuls von oben relativ leicht
lösen lässt.
[0012] Zum Entleeren des Kastenbohrers kann vor, während oder nach dem Öffnen des Kastenbohrer
die Ventileinrichtung geöffnet werden, so dass das Druckmedium in den oberen Bereich
des Aufnahmeraumes in dem Gehäuse strömen kann, wobei ein Austreiben des aufgenommenen
Bodenmaterials aus dem Aufnahmeraum nach unten unterstützt und/oder bewirkt wird.
[0013] Durch den erfindungsgemäßen Kastenbohrer kann ein Entleeren erheblich vereinfacht
werden, so dass ansonsten notwendige lärmintensive Rüttelbewegungen vermieden oder
zumindest reduziert werden können. Entsprechendes gilt für aufwändige Unterstützungsmaßnahmen
durch Bedienpersonal etwa mittels Wasserstrahl.
[0014] Der erfindungsgemäße Kastenbohrer erlaubt so ein effizienteres, geräuschärmeres und
sichereres Erstellen eines Bohrloches mittels eines Kastenbohrers.
[0015] Grundsätzlich kann das Druckmedium in jeder geeigneten Weise eingeleitet oder erzeugt
werden, etwa durch einen Kompressor als Teil einer Druckquelle am Kastenbohrer oder
dem zugehörigen Bohrgerät. Auch kann ein Druckspeicher, etwa eine gefüllte Gaskartusche,
etwa mit CO
2, vorgesehen sein, welche vorzugsweise leicht wechselbar ist. Gemäß einer vorteilhaften
Ausführung der Erfindung ist es bevorzugt, dass die Ventileinrichtung derart steuerbar
ist, dass beim Abbohren sich bildende komprimierte Luft als Druckmedium aus dem Aufnahmeraum
in einem Druckbehälter als Druckquelle aufgenommen wird, beim Ziehen des Kastenbohrers
aus dem Boden die Ventileinrichtung zum Einschließen von komprimierter Luft in dem
Druckbehälter geschlossen ist und zum Entleeren des Aufnahmeraums von beim Bohren
aufgenommenes Bodenmaterial die Ventileinrichtung geöffnet ist, wobei komprimierte
Luft zurück in den Aufnahmeraum strömt.
[0016] Folglich wird das Druckmedium in effizienter und energieschonender Weise während
des Bohrvorganges dadurch erzeugt, dass im Kastenbohrer vorhandene Luft zu Beginn
eines Bohrschrittes durch das von unten in den Kastenbohrer eindringende Bodenmaterial
mit Bohrflüssigkeit nach oben verdrängt und so in einem oberen Bereich des Kastenbohrers
durch den hydrstatischen Druck komprimiert wird. Diese komprimierte Luft kann über
einen am oberen Bereich des Kastenbohrers vorgesehenen Druckbehälter aufgenommen werden.
Vor oder beim Ziehen des Kastenbohrers aus der Bohrung kann eine Leitungsverbindung
zwischen dem Druckbehälter und dem Aufnahmeraum geschlossen werden, so dass die komprimierte
Luft auch bei einem nach-oben-Ziehen des Kastenbohrers weiter erhalten bleibt.
[0017] Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung besteht weiter darin, dass an der Unterseite
des Gehäuses ein Klappboden klappbar gelagert ist, welcher zwischen einer Verschlussposition
zum Verschließen des Gehäuses nach unten und einer Öffnungsposition zum Entleeren
des Aufnahmeraums verstellbar ist. Durch das Aufklappen des Klappbodens in die Öffnungsposition
wird der untere Bereich des Gehäuses geöffnet, so dass hierdurch ein gutes Entleeren
des Kastenbohrers ermöglicht wird.
[0018] Besonders bevorzugt ist es dabei, dass an dem Klappboden die mindestens eine Aufnahmeöffnung
ausgebildet ist und dass an dem Klappboden eine Drehplatte drehbar zum Öffnen und
Schließen der mindestens einen Aufnahmeöffnung gelagert ist. Mittels der Drehplatte,
welche im Bohrbetrieb in der Bohrdrehrichtung in die Öffnungsposition geschoben ist,
kann die Aufnahmeöffnung in einfacher Weise dadurch geschlossen werden, dass die Drehrichtung
des Kastenbohrers kurzfristig in die entgegengesetzte Richtung geändert wird. In der
so geschlossenen Position kann der Kastenbohrer aus dem Bohrloch gezogen werden, ohne
dass aufgenommenes abgetragenes Bodenmaterial aus dem Aufnahmeraum zurück in das Bohrloch
fällt. So kann eine effiziente Verfahrensdurchführung erreicht werden.
[0019] Zum Entleeren wird dann der Klappboden zusammen mit der Drehplatte an der Entleerposition
um ein Schwenkgelenk aufgeschwenkt.
[0020] Grundsätzlich kann die Abtragseinrichtung an jeder geeigneten Position an dem Kastenbohrer
vorgesehen sein. Besonders bevorzugt ist es, dass die Abtragseinrichtung an dem Klappboden
und/oder der Drehplatte angeordnet ist. Insbesondere befindet sich die Abtragseinrichtung
im Bereich der mindestens einen Aufnahmeöffnung, so dass abgetragenes Bodenmaterial
unmittelbar durch die Aufnahmeöffnung in das trommelförmige Gehäuse gelangen kann.
[0021] Eine weitere bevorzugte Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Kastenbohrers besteht
darin, dass an der Decke des Gehäuses zusätzlich eine verschließbare Durchtrittsöffnung
vorgesehen ist, über welche ein Fluid aus dem Aufnahmeraum des Gehäuses nach außen
austreten kann. Insbesondere wenn der Druckbehälter beim Abteufen des Kastenbohrers
in ein bereits bestehendes Bohrloch während des weiteren Abbohrens abgesenkt wird,
kann in dem nach oben geschlossenen Aufnahmeraum zunächst Luft durch den hydrostatischen
Druck komprimiert und in dem Druckbehälter aufgenommen werden. Nach einem anschließenden
Verschließen der Ventileinrichtung kann die an der Decke des Gehäuses vorgesehene
Durchtrittsöffnung geöffnet werden, so dass sich beim Bohren in einem Bohrloch mit
Stützsuspension, insbesondere einer Bohrflüssigkeit, in dem trommelförmigen Gehäuse
aufgenommene Bohrflüssigkeit zusammen mit eventuell verbliebender Restluft aus dem
Aufnahmeraum nach oben ausströmen kann. Hierdurch wird ausreichend Freiraum zum Aufnehmen
des abgetragenen Bodenmaterials geschaffen. Ein Fluid kann eine Flüssigkeit, insbesondere
Bohrflüssigkeit, und/oder ein Gas sein.
[0022] Besonders zweckmäßig ist es dabei, dass die Durchtrittsöffnung mittels eines Stellventils
verschließbar ist, welches durch eine Steuerung betätigbar ist. Die Steuerung kann
dabei das Öffnen und Schließen des Stellventils an der Durchtrittsöffnung sowie der
Ventileinrichtung in Abhängigkeit voneinander steuern. Nach dem Schließen der Ventileinrichtung
kann insbesondere dann das geöffnete Stellventil an der Durchtrittsöffnung zu einem
Zeitpunkt wieder geschlossen werden, an welchem noch im oberen Bereich des Aufnahmeraums
des trommelförmigen Gehäuses eine definierte Restmenge an Bohrflüssigkeit über dem
abgetragenen Bodenmaterial verbleibt.
[0023] Beim Entleeren des trommelförmigen Kastenbohrers kann dann die Flüssigkeitsschicht
beim Einleiten der komprimierten Luft in den Aufnahmeraum als eine Art mechanischer
Stempel dienen, um möglichst großflächig den durch die einströmende Druckluft erzeugten
Druck auf den Bodenmaterialpfropfen im Aufnahmeraum des trommelförmigen Gehäuses auszuüben.
Hierdurch wird es ermöglicht, dass auch eine relativ geringe Menge an komprimierter
Luft impulsartig zu einem Entleeren des Bodenmaterials führt. Unmittelbar darauf kann
die Durchtrittsöffnung vorzugsweise wieder geöffnet werden, so dass dem Bilden eines
Unterdrucks in dem oberen Bereich des Aufnahmeraums beim Entleeren entgegengewirkt
wird. Dieser so bewirkte Druckausgleich unterstützt das Entleeren.
[0024] Grundsätzlich kann das Druckmedium direkt in den Aufnahmeraum eingeleitet werden
und das Bodenmaterial durch direkten Kontakt oder über eine Bohrflüssigkeitsschicht
austreiben. Bevorzugt ist nach einer Weiterentwicklung der Erfindung, dass in einem
oberen Bereich des Aufnahmeraums ein Expansionselement angeordnet ist, welches zum
Entleeren durch das Druckmedium weiter in den Aufnahmeraum bewegbar ist. Das Expansionselement
kann vorzugsweise eine flexible Membran oder eine Folie sein, welches aufblasbar ist.
Alternativ kann ein verschiebbarer Stempel vorgesehen sein, welcher durch das Druckmedium
verschiebbar ist.
[0025] Die Erfindung umfasst weiterhin ein Bohrgerät mit einer Trägervorrichtung mit einem
Drehantrieb, durch welchen ein Kastenbohrer zum Erstellen einer Bohrung im Boden antreibbar
ist, wobei der zuvor beschriebene erfindungsgemäße Kastenbohrer zum Einsatz kommt.
Die Trägervorrichtung kann insbesondre ein übliches Trägergerät oder Bohrgerät mit
einem Unterwagen und einem darauf drehbar gelagerten Oberwagen sein. Der Unterwagen
kann insbesondere ein Fahrwerk aufweisen, insbesondere ein Raupenfahrwerk.
[0026] Besonders vorteilhaft ist es nach einer Weiterbildung der Erfindung, dass an der
Trägervorrichtung eine Steuerung zum Steuern des Kastenbohrers angeordnet ist. Die
Steuerung kann dabei die Ventileinrichtung und/oder das Stellventil an der Durchlassöffnung
steuern. Die Steuerung ist insbesondere als eine elektronische Steuerung ausgeführt,
welche kabelgebunden oder drahtlos mit den Stelleinrichtungen in Verbindung steht.
[0027] Zum Ansteuern der Ventileinrichtung beziehungsweise des Stellventils kann eine entsprechende
Programmsteuerung hinterlegt sein, welche den jeweiligen Zeitpunkt zum Öffnen oder
Schließen abhängig vom Verfahrensablauf des Bohrens, insbesondere von einer Position
des Kastenbohrers beim Absenken oder Ziehen bestimmt.
[0028] Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist vorgesehen, dass ein Kastenbohrer nach den
zuvor beschriebenen Ansprüchen verwendet wird, wobei zum Entleeren des Kastenbohrers
von dem Bodenmaterial aus der Druckquelle ein Druckmedium in den Aufnahmeraum eingeleitet
wird. Mit dem Verfahren können die zuvor beschriebenen Vorteile erzielt werden. Insbesondere
kann das Verfahren auch mit dem zuvor beschriebenen Bohrgerät durchgeführt werden.
[0029] Eine bevorzugte Verfahrensvariante der Erfindung besteht darin, dass der Kastenbohrer
drehend in den Boden unter Abtragen von Bodenmaterial eingebracht wird, das abgetragene
Bodenmaterial in dem Aufnahmeraum des Kastenbohrers aufgenommen wird, beim Abbohren
ein Druckbehälter als Druckquelle mit komprimierter Luft als Druckmedium aus dem Aufnahmeraum
gefüllt wird, beim Ziehen des Kastenbohrers der Druckbehälter mit aufgenommener komprimierter
Luft geschlossen wird und an einer Entleerposition der Kastenbohrer von dem Bohrmaterial
entleert wird, wobei der Druckbehälter geöffnet wird und komprimierte Luft zurück
in den Aufnahmeraum zur Unterstützung des Entleerens von dem abgetragenen Bodenmaterial
eingeleitet wird.
[0030] Wie bereits zuvor beschrieben, kann so die Druckluft in effizienter Weise beim Absenken
des Kastenbohrers in den Boden und beim Absenken in ein bestehendes Bohrloch erzeugt
werden.
[0031] Mit zunehmender Bohrtiefe kann ein entsprechend höherer Druck der komprimierten Luft
in den Druckbehälter erzeugt werden. Insbesondere beim Abbohren in tieferen Bodenschichten
kann damit ein höherer Füllgrad bei dem Kastenbohrer eingestellt werden, da zum Entleeren
ein höherer oder größerer Druckluftimpuls zur Verfügung steht, da mit der Tiefe der
hydrostatische Druck zunimmt.
[0032] Grundsätzlich kann der Verfahrensschritt des erfindungsgemäßen Entleerens mittels
Druckmedium nur zu bestimmten Teilschritten beim Durchführen einer Bohrung erfolgen,
insbesondere dann, wenn Bodenschichten mit bindigem Bodenmaterial durchörtert werden.
Werden Bodenschichten mit lockerem Bodenmaterial, etwa mit sandigem oder kieshaltigem
Material, durchörtert, kann eine Druckeinleitung beim Entleeren unterbleiben. Grundsätzlich
kann jedoch auch bei jedem Schritt des Entleerens vorhandenes Druckmedium in den Aufnahmeraum
eingeleitet werden.
[0033] Eine weitere vorteilhafte Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht
darin, dass zum Aufbau eines Druckes der komprimierten Luft eine Durchtrittsöffnung
an der Decke des Gehäuses geschlossen ist und dass zu einem weiteren bestimmten Zeitpunkt
die Durchtrittsöffnung zum Durchlass von Fluid aus dem Aufnahmeraum geöffnet wird.
Hierdurch kann erreicht werden, dass etwa Bohrflüssigkeit beim Abbohren wieder aus
dem Aufnahmeraum nach oben ausströmen kann, so dass ausreichend Raum zum Aufnehmen
des abgetragenen Bodenmaterials verbleibt.
[0034] Über eine Steuerung kann ein Stellventil an der Durchtrittsöffnung derart gesteuert
werden, dass zunächst einerseits ein ausreichender Aufbau an komprimierten Luft in
dem Druckbehälter erfolgt und andererseits noch eine gewisse Restmenge an Fluid in
dem oberen Bereich des Aufnahmeraumes zwischen den Decke und dem aufgenommenen Bodenmaterial
verbleibt. Vorzugsweise ist beim Entleeren des Kastenbohrers diese unmittelbar vor
dem Entleervorgang lediglich mit dem abgetragenen Bodenmaterial und der Restbohrflüssigkeit
gefüllt, wobei vor dem Einleiten der komprimierten Luft sich kaum oder keine Restluft
in dem Aufnahmeraum befindet.
[0035] Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles weiter
beschrieben, welches schematisch in der Zeichnung dargestellt ist.
[0036] Die einzige Zeichnung zeigt eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Kastenbohrers.
[0037] Der dargestellte erfindungsgemäße Kastenbohrer 10 weist ein trommelförmiges Gehäuse
12 mit einem inneren Aufnahmeraum 14 auf. An seiner Oberseite befindet sich eine grundsätzlich
geschlossene Decke 18, an welcher eine mittige Verbindungseinrichtung 27 für ein Bohrgestänge
8 angebracht ist. Über das Bohrgestänge 8 und die Verbindungseinrichtung 27 kann von
einem nicht-dargestellten und grundsätzlich bekannten Trägergerät oder Bohrgerät ein
Drehmoment übertragen werden, so dass der Kastenbohrer 10 um die mittige Bohrachse
11 in Drehung versetzt wird.
[0038] An seiner Unterseite weist das trommelförmige Gehäuse 12 eine Aufnahmeöffnung 16
auf, welche über einen Klappboden 22 mit einer um die Bohrachse 11 drehbar gelagerten
und nur schematisch dargestellten Drehplatte 26 verschließbar ist. Im Bereich der
Aufnahmeöffnung 16 ist an dem Klappboden 22 eine Abtragseinrichtung 20 mit Abtragszähnen
ausgebildet.
[0039] Beim Bohren mit einer ersten Drehrichtung um die Bohrachse 11 ist die Aufnahmeöffnung
16 geöffnet, wobei durch die Abtragseinrichtung 20 abgetragenes Bodenmaterial 4 zusammen
mit Bohrflüssigkeit 6, welche insbesondere eine Stützflüssigkeit sein kann, etwa eine
Bentonitflüssigkeit, in den Aufnahmeraum 14 des trommelförmigen Gehäuses 12 gelangt.
[0040] Mit zunehmender Bohrtiefe wird im Aufnahmeraum 14 verbliebene Luft nach oben zur
geschlossenen Decke 18 verdrängt und dabei komprimiert. Diese beim Bohren komprimierte
Luft kann in einen Druckbehälter 32, welcher als Druckquelle 30 dient, aufgenommen
werden, Hierzu ist der Druckbehälter 32 über eine Leitungsverbindung 34 mit einer
Ventileinrichtung 16 leitungsverbunden. Bei einem Öffnen der Ventileinrichtung 36
kann die komprimierte Luft aufgenommen werden. Zu einem bestimmten Zeitpunkt kann
die Ventileinrichtung 36 wieder gezielt geschlossen werden, so dass die komprimierte
Luft in dem Druckbehälter 32 eingeschlossen ist.
[0041] Zum Ausleiten einer überschüssigen Menge an Bohrflüssigkeit 6 befindet sich an der
Decke 18 des Gehäuses 12 eine Durchtrittsöffnung 40, welche über ein ansteuerbares
Stellventil 42 geöffnet und geschlossen werden kann. Durch das Öffnen des Stellventils
42 kann so überschüssige Bohrflüssigkeit 6 nach oben aus dem Gehäuse 12 austreten,
bis eine gewünschte Restflüssigkeitsschicht an Bohrflüssigkeit 6 über dem aufgenommenen
abgetragenen Bodenmaterial 4 verbleibt, wie schematisch in der Figur dargestellt ist.
[0042] Nachdem eine ausreichende Füllung des Kastenbohrers 10 mit abgetragenem Bodenmaterial
4 erreicht ist, kann durch eine Änderung der Drehrichtung um die Bohrachse 11 zunächst
die Drehplatte 26 gegenüber dem Klappboden 22 verdreht werden, wobei die Drehplatte
26 die Aufnahmeöffnung 16 am Klappboden 22 verschließt. Nunmehr kann der Kastenbohrer
10 über die Bohrstange 8 nach oben aus dem Bohrloch gezogen und zu einer gewünschten
Entleerposition bewegt werden.
[0043] An der Entleerposition kann der verriegelbare Klappboden 22 entriegelt werden, so
dass der Klappboden 22 um ein Schwenkgelenk 24 am Gehäuse 12 des Kastenbohrers 10
nach unten aufklappen oder ausschwenken kann. Durch die so geöffnete Unterseite des
Gehäuses 12 kann nunmehr das abgetragene Bodenmaterial 4 mit der verbliebenen Bohrflüssigkeit
6 in dem Aufnahmeraum 14 nach unten austreten.
[0044] Um insbesondere bei einem bindigen abgetragenen Bodenmaterial, 4, welches zum Anhaften
an einer Innenwand des Gehäuses 12 neigt, kann zur Unterstützung des Entleervorgangs
die Ventileinrichtung 36 geöffnet werden, wobei aus dem Druckbehälter 32 als Druckquelle
30 komprimierte Luft wieder zurück in den Aufnahmeraum 14 eintreten kann. Hierdurch
wird ein zusätzlicher Druckimpuls von oben auf den Inhalt des Kastenbohrers 10 ausgeübt,
so dass ein eventuell anhaftender Pfropfen aus abgetragenem Bodenmaterial 4 zusätzlich
ausgetrieben wird. Insbesondere kann durch den Druckimpuls eine bestehende Haftreibungskraft
überwunden und so der Bereich der geringeren Reibungskraft erreicht werden. Dabei
kann das abgetragene Bodenmaterial 4 zusammen mit der darüberliegenden Schicht aus
Bohrflüssigkeit 6 aus dem Innenraum 14 nach unten austreten.
[0045] Das Vorhandensein einer gewissen Schicht an Bohrflüssigkeit 6 beim Einleiten der
komprimierten Luft aus dem Druckbehälter 32 kann eine möglichst gleichmäßige Verteilung
des Druckluftstoßes auf eine Oberseite eines Pfropfens aus abgetragenem Bodenmaterial
4 in dem Aufnahmeraum 14 verbessern, so dass auch ein relativ geringfügiger Druckluftstoß
ausreicht, um ein gewünschtes Austreiben zu bewirken.
[0046] Unmittelbar nach dem Druckluftstoß kann vorzugsweise auch die Durchtrittsöffnung
40 durch Öffnen des Stellventils 42 geöffnet werden, so dass gleichzeitig beim Austreten
des Bodenmaterialpfropfens aus dem trommelförmigen Gehäuse 12 nach dem Druckluftstoß
ein Druckausgleich bewirkt wird. Dies kann einen Vakuumeffekt verhindern, der ansonsten
ein Entleeren erschweren könnte.
1. Kastenbohrer zum Erstellen einer Bohrung im Boden, mit
- einem trommelförmigen Gehäuse (12), welches einen inneren Aufnahmeraum 14 zum Aufnehmen
von abgetragenem Bodenmaterial (4), mindestens eine Aufnahmeöffnung (16) an einer
Unterseite und eine im Wesentlichen geschlossene Decke (18) an der Oberseite des Gehäuses
(12) aufweist, und
- einer Abtragseinrichtung (20), welche im Bereich der Unterseite des Gehäuses (12)
angeordnet und zum Abtragen von Bodenmaterial ausgebildet ist,
dadurch gekennzeichnet,
- dass an einem oberen Bereich des Gehäuses (12) eine Druckquelle (30) angeordnet ist, welche
über eine Ventileinrichtung (36) mit dem Aufnahmeraum (14) des Gehäuses (12) in Leitungsverbindung
steht, und
- dass die Ventileinrichtung (36) derart steuerbar ist, dass zum Entleeren des Aufnahmeraums
(14) von beim Bohren aufgenommenes Bodenmaterial die Ventileinrichtung (36) geöffnet
ist, wobei ein Druckmedium aus der Druckquelle (30) in den Aufnahmeraum (14) strömt.
2. Kastenbohrer nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Ventileinrichtung (36) derart steuerbar ist, dass beim Abbohren sich bildende
komprimierte Luft aus dem Aufnahmeraum (14) als Druckmedium in einem Druckbehälter
(32) als Druckquelle (30) aufgenommen wird, beim Ziehen des Kastenbohrers (10) aus
dem Boden die Ventileinrichtung (36) zum Einschließen von komprimierter Luft in dem
Druckbehälter (32) geschlossen ist und zum Entleeren des Aufnahmeraums (14) von beim
Bohren aufgenommenes Bodenmaterial die Ventileinrichtung (36) geöffnet ist, wobei
komprimierte Luft zurück in den Aufnahmeraum (14) strömt.
3. Kastenbohrer nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass an der Unterseite des Gehäuses (12) ein Klappboden (22) klappbar gelagert ist, welcher
zwischen einer Verschlussposition zum Verschließen des Gehäuses (12) nach unten und
einer Öffnungsposition zum Entleeren des Aufnahmeraums (14) verstellbar ist.
4. Kastenbohrer nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass an dem Klappboden (22) die mindestens eine Aufnahmeöffnung 16 ausgebildet ist und
dass an dem Klappboden (22) eine Drehplatte (26) drehbar zum Öffnen und Schließen der
mindestens einen Aufnahmeöffnung (16) gelagert ist.
5. Kastenbohrer nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Abtragseinrichtung (20) an dem Klappboden (22) und/oder der Drehplatte (26) angeordnet
ist.
6. Kastenbohrer nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass an der Decke (18) des Gehäuses (12) zusätzlich eine verschließbare Durchtrittsöffnung
(40) vorgesehen ist, über welche Bohrflüssigkeit (6) aus dem Aufnahmeraum (14) des
Gehäuses (12) nach außen austreten kann.
7. Kastenbohrer nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Durchtrittsöffnung (40) mittels eines Stellventils (42) verschließbar ist, welches
durch eine Steuerung betätigbar ist.
8. Kastenbohrer nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch ge kennzeichnet,
dass in einem oberen Bereich des Aufnahmeraums (14) ein Expansionselement angeordnet
ist, welches durch das Druckmedium zum Entleeren weiter in den Aufnahmeraum (14) bewegbar
ist.
9. Bohrgerät mit einer Trägervorrichtung mit einem Drehantrieb, durch welchen ein Kastenbohrer
zum Erstellen einer Bohrung im Boden drehend antreibbar ist, dadurch gekennzeichnet,
dass ein Kastenbohrer (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 vorgesehen ist.
10. Bohrgerät nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass an der Trägervorrichtung eine Steuerung zum Steuern des Kastenbohrers (10) angeordnet
ist.
11. Verfahren zum Erstellen einer Bohrung im Boden mit einem Kastenbohrer (10) nach einem
der Ansprüche 1 bis 8,
wobei zum Entleeren des Kastenbohrers (10) von dem Bodenmaterial aus der Druckquelle
(30) ein Druckmedium in den Aufnahmeraum (14) eingeleitet wird.
12. Verfahren nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet, dass
- der Kastenbohrer (10) drehend in den Boden unter Abtragen von Bodenmaterial eingebracht
wird,
- das abgetragene Bodenmaterial (4) in dem Aufnahmeraum (14) des Kastenbohrers (10)
aufgenommen wird,
- beim Abbohren ein Druckbehälter (32) als Druckquelle (30) mit komprimierter Luft
als Druckmedium aus dem Aufnahmeraum (14) gefüllt wird,
- beim Ziehen des Kastenbohrers (10) der Druckbehälter (32) mit aufgenommener komprimierter
Luft geschlossen wird und
- an einer Entleerposition der Kastenbohrer (10) von dem Bodenmaterial entleert wird,
wobei der Druckbehälter (32) geöffnet wird und komprimierte Luft zurück in den Aufnahmeraum
(14) zur Unterstützung des Entleerens von dem abgetragenen Bodenmaterial (4) eingeleitet
wird.
13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Bohrung durch Wiederholen eines Bohrschrittes mit Einbringen des Kastenbohrers
(10) und Ziehen des Kastenbohrers (10) erstellt wird.
14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13,
dadurch gekennzeichnet,
dass zum Aufbau eines Druckes der komprimierten Luft eine Durchtrittsöffnung (40) an der
Decke (18) des Gehäuses (12) geschlossen ist und
dass zu einem weiteren bestimmten Zeitpunkt die Durchtrittsöffnung (40) zum Durchlass
von Fluid aus dem Aufnahmeraum (14) geöffnet wird.
15. Verfahren nach Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet,
dass durch die Steuerung ein Stellventil (42) an der Durchtrittsöffnung (40) derart gesteuert
wird, dass zum Zeitpunkt des Entleerens der Aufnahmeraum (14) mit abgetragenem Bodenmaterial
und Fluid gefüllt ist, wobei eine Flüssigkeitsschicht zwischen der Decke (18) und
dem abgetragenen Bodenmaterial gebildet ist.